一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合及加工方法，涉及圆弧齿线齿轮加工技术领域，包括刀盘，刀盘可绕自身轴线转动，刀盘上圆周阵列有多个齿槽刀夹组，齿槽刀夹组包括刀夹座和双刃刀片，刀盘上开设有齿槽，刀夹座与齿槽适配，双刃刀片可拆卸的安装在刀夹座上，双刃刀片的外切削刃为正锥形，外切削刃与双刃刀片内外刃对称轴线间的夹角等于外切削刃与刀盘轴线间的夹角，双刃刀片的内切削刃为倒锥形，内切削刃与双刃刀片内外刃对称轴线间的夹角等于内切削刃与刀盘轴线间的夹角。可同时切出齿轮的齿凸面和齿凹面，提高了加工效率，采用专用加工刀具组合可以有效地减少高档数控机床的冗余，大幅度降低加工成本，提高加工精度。提高加工精度。提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】
一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合及加工方法


[0001]本专利技术涉及圆弧齿线齿轮加工
，具体为一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合及加工方法。

技术介绍

[0002]变双曲圆弧齿线圆柱齿轮是圆弧齿线齿轮的一种特殊形式，其齿线在沿着圆柱面某一母线展开的平面上为圆弧线，齿厚由中间向两端变窄，除中截面为渐开线外，其余各截面齿廓均为双曲线族的包络，是一种能满足重载、高精度要求的新型齿轮副。这种新型齿轮传动具有啮合性能好、重合系数大、承载力大、传动效率高、无附加轴向力、使用寿命长、平稳性高和噪声低等优点。
[0003]但是这种新型齿轮作为基础件，采用高档数控机床加工存在一些问题：首先其经济性很差，加工成本极高，是造成这类基础件大规模工业应用的瓶颈之一；其次高档数控机床功能冗余较大，许多功能在加工基础件时处于冗余状态；再者就这种新型齿轮传动来说，高档数控机床加工是一种典型的近似加工，主要采用插补进行相应的制造，因此存在原理误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合及加工方法，可同时切出齿轮的齿凸面和齿凹面，提高了加工效率，采用专用加工刀具组合可以有效地减少高档数控机床的冗余，大幅度降低加工成本，提高加工精度。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，包括刀盘，所述刀盘可绕自身轴线转动，所述刀盘上圆周阵列有多个齿槽刀夹组，所述齿槽刀夹组包括刀夹座和双刃刀片，所述刀盘上开设有齿槽，所述刀夹座与所述齿槽适配，所述双刃刀片可拆卸的安装在所述刀夹座上，所述双刃刀片的外切削刃为正锥形，所述外切削刃与双刃刀片内外刃对称轴线间的夹角等于所述外切削刃与所述刀盘轴线间的夹角，所述双刃刀片的内切削刃为倒锥形，所述内切削刃与双刃刀片内外刃对称轴线间的夹角等于所述内切削刃与所述刀盘轴线间的夹角。
[0006]进一步地，所述双刃刀片沿自身安装孔轴线方向的截面形状为菱形，所述双刃刀片的内外刃对称轴平行于所述刀盘的旋转轴。
[0007]进一步地，所述刀夹座的一侧开设有刀片槽，所述双刃刀片内外刃对称轴的一端适配在所述刀片槽内，所述双刃刀片通过刀片固定螺钉与所述刀夹座连接。
[0008]进一步地，所述齿槽刀夹组还包括刀片侧锁紧块，所述齿槽内设有楔形槽，所述刀片侧锁紧块的两侧均为楔形面，所述刀片侧锁紧块适配在所述楔形槽内，所述刀片侧锁紧块的一楔形面与所述双刃刀片相抵，所述刀片侧锁紧块的另一楔形面与所述楔形槽的内壁相抵。
[0009]进一步地，所述楔形槽内设置有刀夹侧锁紧块，所述刀夹侧锁紧块的两侧均为楔
形面，所述刀夹侧锁紧块的一楔形面与所述刀夹座相抵，所述刀夹侧锁紧块的另一楔形面与所述楔形槽的内壁相抵。
[0010]进一步地，所述刀夹座的顶部贯穿开设有两个定位通孔，两个所述定位通孔内分别活动穿设有第一刀夹固定螺钉和第二刀夹固定螺钉，所述第一刀夹固定螺钉靠近所述双刃刀片设置，所述第一刀夹固定螺钉和第二刀夹固定螺钉均与所述刀盘螺纹连接，所述刀夹座靠近双刃刀片的一端开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与靠近所述双刃刀片的定位通孔相通，所述第一螺纹孔内适配有第一刀夹紧定螺钉，所述刀夹座的另一端开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔与另一所述定位通孔相通，所述第二螺纹孔内适配有第二刀夹紧定螺钉。
[0011]进一步地，所述刀夹侧锁紧块上适配有第一锁紧螺钉，所述第一锁紧螺钉与所述刀盘螺纹连接，所述刀夹侧锁紧块的底部设置有第一弹簧，所述刀片侧锁紧块上适配有第二锁紧螺钉，所述第二锁紧螺钉与所述刀盘螺纹连接，所述刀片侧锁紧块的底部设置有第二弹簧。
[0012]进一步地，所述刀盘上设置有吊环。
[0013]一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工方法，将所述刀盘安装在机床主轴上并绕自身轴线M
‑
M转动，所述齿槽刀夹组固定在刀盘上并随所述刀盘一起转动，待加工齿坯绕自身轴旋转，其转速为ω2，同时待加工齿坯做靠近所述刀盘的水平进给运动，其速度为V，使待加工齿坯与所述双刃刀片形成紧密的展成运动，加工过程中所述双刃刀片的外切削刃加工出齿轮的齿凹面，内切削刃加工出齿轮的齿凸面，加工完一对齿面需进行分度再加工下一对齿面加工，直至完成整个齿轮的加工，待加工齿坯转速与进给速度关系为：V＝ω2×
R1，其中R1为齿轮分度圆半径。
[0014]进一步地，所述双刃刀片与待加工齿坯的接触点在固定坐标系中的运动轨迹即为接触线，得到双刃刀片与待加工齿坯的接触线方程(展成运动方程)为：
[0015][0016]各坐标系分别为：双刃刀片(4)静坐标系即固定坐标系O1‑
x1，y1，z1(坐标基i，j，k)，待加工齿坯的静坐标系O2‑
x2，y2，z2(坐标基i2，j2，k2)，待加工齿坯的动坐标系O
d
‑
x
d
，y
d
，z
d
(坐标基i
d
，j
d
，k
d
)；
[0017]被加工齿轮的分度圆半径为R1、待加工齿坯的动坐标旋转角度为ψ；
[0018]刀盘半径为R，θ为双刃刀片从待加工齿坯中截面到端面的转角(
°
)，即为齿廓位置角；
[0019]m为被加工齿轮模数，α为双刃刀片展角即被加工轮齿的压力角，被加工齿轮的齿宽为B，u为刀具沿母线方向到参考系x1轴的距离，并规定在z1轴正半轴为正，负半轴为负。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、采用啮合原理进行相应的数学建模和推导，采用相应的空间关系进行相应的成型原理的进行刀具组合设计，可以有效地避免插补制造的误差，可同时切出齿轮的凸面和凹面，提高了加工效率。
[0022]2、采用专用加工刀具组合可以有效地减少高档数控机床的冗余，大幅度降低加工成本，提高加工精度和加工效率。
[0023]3、突破了被加工齿轮公称模数的限制，可由实际需要指定非标模数进行定制加工。
[0024]4、刀夹座不需变位安装，通过第一刀夹紧定螺钉和第二刀夹紧定螺钉对齿槽刀夹组位置进行微调，使齿槽刀夹组的径向位置固定可靠而精确，实现双刃刀片中心距的调整，提高了加工精度。
[0025]5、双刃刀片的上下端均可进行加工，当双刃刀片磨损较为严重，可将双刃刀片旋转180
°
，重新定位安装使用，可大幅度降低生产成本。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合的整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合中齿槽刀夹组的立体图一；
[0028]图3为本专利技术一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合中齿槽刀夹组的立体图二；
[0029]图4为本专利技术一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合中双刃刀片的立体图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，包括刀盘(1)，所述刀盘(1)可绕自身轴线转动，所述刀盘(1)上圆周阵列有多个齿槽刀夹组(2)，所述齿槽刀夹组(2)包括刀夹座(3)和双刃刀片(4)，所述刀盘(1)上开设有齿槽(5)，所述刀夹座(3)与所述齿槽(5)适配，所述双刃刀片(4)可拆卸的安装在所述刀夹座(3)上，所述双刃刀片(4)的外切削刃为正锥形，所述外切削刃与双刃刀片(4)内外刃对称轴线间的夹角等于所述外切削刃与所述刀盘(1)轴线间的夹角，所述双刃刀片(4)的内切削刃为倒锥形，所述内切削刃与双刃刀片(4)内外刃对称轴线间的夹角等于所述内切削刃与所述刀盘(1)轴线间的夹角。2.根据权利要求1所述的一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，所述双刃刀片(4)沿自身安装孔轴线方向的截面形状为菱形，所述双刃刀片(4)的内外刃对称轴平行于所述刀盘(1)的旋转轴。3.根据权利要求2所述的一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，所述刀夹座(3)的一侧开设有刀片槽(6)，所述双刃刀片(4)内外刃对称轴的一端适配在所述刀片槽(6)内，所述双刃刀片(4)通过刀片固定螺钉(7)与所述刀夹座(3)连接。4.根据权利要求3所述的一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，所述齿槽刀夹组(2)还包括刀片侧锁紧块(8)，所述齿槽(5)内设有楔形槽(9)，所述刀片侧锁紧块(8)的两侧均为楔形面，所述刀片侧锁紧块(8)适配在所述楔形槽(9)内，所述刀片侧锁紧块(8)的一楔形面与所述双刃刀片(4)相抵，所述刀片侧锁紧块(8)的另一楔形面与所述楔形槽(9)的内壁相抵。5.根据权利要求4所述的一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，所述楔形槽(9)内设置有刀夹侧锁紧块(10)，所述刀夹侧锁紧块(10)的两侧均为楔形面，所述刀夹侧锁紧块(10)的一楔形面与所述刀夹座(3)相抵，所述刀夹侧锁紧块(10)的另一楔形面与所述楔形槽(9)的内壁相抵。6.根据权利要求1所述的一种加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的刀具组合，其特征在于，所述刀夹座(3)的顶部贯穿开设有两个定位通孔(12)，两个所述定位通孔(12)内分别活动穿设有第一刀夹固定螺钉(13)和第二刀夹固定螺钉(22)，所述第一刀夹固定螺钉(13)靠近所述双刃刀片(4)设置，所述第一刀夹固定螺钉(13)和第二刀夹固定螺钉(22)均与所述刀盘(1)螺纹连接，所述刀夹座(3)靠近双刃刀片(4)的一端开设有第一螺纹孔(14)，所述第一螺纹孔(14)与靠近所述双刃刀片(4)的定位通孔(12)相通，所述第一螺纹孔(14)内适配有第一刀夹紧定螺钉(11)，所述刀夹座(3)的另一端开设有第二螺纹孔(15)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海燕，侯力，梁爽，吴阳，游云霞，赵斐，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：